近日，化学系孙丽宁教授团队在稀土掺杂纳米复合物研究领域取得重要进展，相关研究成果以“ Lanthanide-doped Heterostructured Nanocomposites toward Advanced Optical Anti-Counterfeiting and Information Storage ”为题发表在光学顶级学术期刊《Light: Science & Applications》（JCR和中科院一区Top）。该论文第一作者为2021级博士生谢耀（硕博连读生），上海大学为第一作者单位和唯一通讯作者单位。
随着信息时代的来临，数据成为人们日常生活的全新载体，研究人员也在着力创新信息存储设备和信息存储策略。与传统的磁存储和半导体存储器相比，光信息存储具有效率高、能耗低、存储寿命长、容量大等优点，被广泛认为是下一代的重要存储策略。稀土掺杂材料发光颜色可调、发光寿命长、同时具有窄带发射和突出的光化学稳定性等独特优势，因此在该领域中大有作为。由于稀土元素特有的4fn轨道结构和丰富的能级，掺杂稀土元素的材料可以通过下转移和上转换发光过程表现出优异的发光性能。在一定的激发波长照射下，其能够发射出覆盖可见光和近红外光谱区域的发光。然而，用于光学信息存储的传统单模式发光材料存在信息存储容量小等缺点，这促使人们迫切需要开发出更先进的发光材料作为信息载体。
化学系孙丽宁教授团队通过前期研究积累，提出了一种通过阳离子交换在稀土上转换发光纳米粒子外层生长EuSe半导体的方法。通常，当两种材料的晶格失配较大时外延生长是困难的，但在该工作中Eu3+离子和其它稀土阳离子交换可以促进缓冲层的形成，减小了晶格失配度，从而促进了EuSe的异质外延生长。这项工作巧妙地运用了阳离子交换法，构建了基于稀土上转换纳米颗粒和EuSe半导体的异质结构的纳米复合物。该纳米复合物能够在紫外光、连续近红外光以及脉冲近红外光的激发下发射出多色荧光，基于多重可调控发光的优势，该纳米复合物被设计为加载光学信息的光学模块，实现了信息的多维存储。该工作为稀土发光材料用于光学防伪与信息存储应用提供了崭新的思路。
该研究工作由上海大学和波兰科学院低温与结构研究所合作完成，孙丽宁教授为唯一通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金及上海市“曙光计划”项目的大力支持和资助。
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41377-022-00813-9
